Question

11．可逆反應2A（g）+B（g）?2C（g）+D（s），△H=-Q kJ/mol（Q＞0）．
（1）若甲、乙是體積均為1L的恒容密閉容器，一定溫度下，甲中充入4mol A、2mol B，乙中充入1mol A、0.5mol B、3mol C和1.5mol D，達到平衡時甲、乙兩容器中C的體積分數(shù)均為0.4，回答下列問題：
①若甲、乙兩容器中A的物質的量濃度相等，則x=2，平衡時B的體積分數(shù)為0.2，乙中反應開始時向逆向進行（填“正向”、“逆向”、“不移動”）．
②若x值與①中相同，只改變乙中充入D的量，欲使反應維持向①中方向進行且平衡時C的體積分數(shù)仍為0.4，則D的起始物質的量應滿足的條件是n（D）≥2mol；
（2）若x=3，一定溫度下，將2mol A、1mol B充入體積為V的恒容容器甲，將6mol C、2mol D充入體積為2V的恒壓容器乙，一段時間后兩容器均達平衡狀態(tài)，回答下列問題：
①達平衡時，甲中壓強=乙中壓強（填“＞”、“=”或“＜”），從乙中移走3mol C，再次平衡后，甲中C的濃度＞乙中C濃度（填“＞”、“=”、“＜”）；
②達平衡時，甲容器放出的熱量為Q₁，乙容器中吸收熱量為Q₂，已知Q₁=4Q₂，則甲、乙兩容器中反應物的轉化率W_甲：W_乙=8：1．

Answer 1

分析 （1）①平衡時甲、乙兩容器中C的體積分數(shù)均為0.4，且甲、乙兩容器中A的物質的量濃度相等，則甲、乙為完全等效平衡，完全轉化到右邊滿足C的物質的量相等，據(jù)此計算x的值；
設甲中參加反應B的物質的量為ymol，利用三段式表示出平衡時各組分的物質的量，再根據(jù)C的體積分數(shù)列方程計算解答；
甲、乙平衡時對應各組分的物質的量相等，結合乙中A或B或C的物質的量與平衡時物質的量相對大小判斷反應進行方向；
②若x值與①中相同，只改變乙中充入D的量，欲使反應維持向①中方向進行且平衡時C的體積分數(shù)仍為0.4，與乙為等效平衡，由于D為固體，D的物質的量增大不影響平衡移動，D的起始物質的量應為甲完整轉化到右邊生成的D的物質的量；
（2）若x=3，一定溫度下，將2mol A，1mol B充入體積為V的恒容容器中，將6mol C，2mol D充入體積為2V的恒壓容器乙，一段時間后兩容器均達平衡狀態(tài)，
①開始時，兩容器內氣體的總濃度相等，溫度相等，則起始壓強相等，若x=3，平衡前后氣體總物質的量不變，反應中保持壓強不變，將乙轉化到左邊得到4mol A，2mol B，與甲中對應組分的濃度相等，則為等效平衡，平衡時對應組成的濃度相等，從乙中移走3molC，等效為在甲中平衡的基礎上移走3molC，則平衡時乙中C的濃度減�。�
②根據(jù)反應熱計算甲中B、乙中C參加反應的物質的量，再表示出轉化率，可以計算轉化率之比．

解答 解：（1）①平衡時甲、乙兩容器中C的體積分數(shù)均為0.4，且甲、乙兩容器中A的物質的量濃度相等，則甲、乙為完全等效平衡，完全轉化到右邊滿足C的物質的量相等，則：4×$\frac{x}{2}$=1×$\frac{x}{2}$+3，解得x=2；
設甲中參加反應B的物質的量為ymol，則：
           2A（g）+B（g）?2C（g）+4D（s）
開始（mol）：4      2       0
轉化（mol）：2y     y       2y
平衡（mol）：4-2y   2-y     2y
則$\frac{2y}{4-2y+2-y+2y}$=0.4，解得y=1，平衡時B的體積分數(shù)為$\frac{（2-y）mol}{（6-y）mol}$×100%=$\frac{2-1}{6-1}$=0.2；
甲、乙平衡時對應各組分的物質的量相等，甲平衡時A為（4-2y）mol=（4-2）mol=2mol，乙中充入1mol A，小于平衡時2mol，故反應逆向進行，
故答案為：2；0.2；逆向；
②若x值與①中相同，只改變乙中充入D的量，欲使反應維持向①中方向進行且平衡時C的體積分數(shù)仍為0.4，與乙為等效平衡，由于D為固體，D的物質的量增大不影響平衡移動，D的起始物質的量應為甲完整轉化到右邊生成的D的物質的量，而甲完全轉化可以得到D為4mol×$\frac{1}{2}$=2mol，故乙中D的起始物質的量n（D）≥2mol，
故答案為：n（D）≥2mol；
（2）①開始時，兩容器內氣體的總濃度相等，溫度相等，則起始壓強相等，若x=3，平衡前后氣體總物質的量不變，反應中保持壓強不變，則達平衡時，甲中壓強=乙中壓強；
將乙轉化到左邊得到4mol A，2mol B，與甲中對應組分的濃度相等，容器內壓強相等，則為等效平衡，平衡時對應組成的濃度相等，從乙中移走3molC，等效為在甲中平衡的基礎上移走3molC，則平衡時乙中C的濃度減小，即再次平衡后，甲中C的濃度＞乙中C的濃度，
故答案為：=；＞；
②達平衡時，甲容器放出的熱量為Q₁，乙容器中吸收熱量為Q₂，已知Q₁=4Q₂，則甲中參加反應B為$\frac{4{Q}_{2}}{Q}$mol，甲中轉化率W_甲=$\frac{\frac{4{Q}_{2}}{Q}mol}{1mol}$=$\frac{4{Q}_{2}}{Q}$，乙中參加反應C為3×$\frac{{Q}_{2}}{Q}$mol，乙中轉化率W_乙=$\frac{\frac{3{Q}_{2}}{Q}mol}{6mol}$$\frac{{Q}_{2}}{2Q}$，
甲、乙兩容器中反應物的轉化率W_甲：W_乙=$\frac{4{Q}_{2}}{Q}$：$\frac{{Q}_{2}}{2Q}$=8：1，
故答案為：8：1．

點評 本題考查化學平衡有關計算，涉及等效平衡問題，需要學生理解掌握等效平衡規(guī)律，難度較大．